Кишечные бактерии помогут предсказать успех иммунотерапии рака
Ученые выяснили, что эффективность иммунотерапии зависит не от отдельных «полезных» бактерий, а от устойчивости всего кишечного сообщества. Такой анализ поможет заранее понять, кому лечение может помочь.
Источник: Источник: Евгений Олехнович / из личного архива. Лаборатория клеточной биологии ФНКЦ ФХМ имени Ю.М. Лопухина ФМБА России.
МОСКВА, 12 июня. /Новости науки/. Успех иммунотерапии при разных типах рака зависит от стабильности кишечной микрофлоры, а не только от наличия отдельных полезных бактерий. К такому выводу пришли ученые при поддержке Российского научного фонда, сообщила пресс-служба РНФ.
Иммунотерапия помогает иммунной системе распознавать и атаковать опухолевые клетки. Но этот подход работает не у всех пациентов. Например, при некоторых типах рака кожи он эффективен примерно в половине случаев. Поэтому ученые ищут признаки, по которым можно заранее оценить шансы на успех лечения.
Ранее исследователи уже показали, что на результат иммунотерапии влияет состав кишечных бактерий. Одни микроорганизмы могут снабжать организм витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами. Такие бактерии связаны с лучшим ответом на лечение. Другие, наоборот, потребляют эти вещества и могут мешать терапии.
В новой работе ученые решили проверить, важны ли не отдельные виды бактерий, а все микробное сообщество как единая система. Для этого они изучили данные о микробной ДНК из кишечника 624 пациентов с разных континентов. В выборку вошли люди с меланомой, раком легких, опухолями желудочно-кишечного тракта и другими видами рака. Для всех пациентов были известны результаты иммунотерапии.
Сначала авторы работы определили видовой состав кишечных бактерий. Затем они объединили микроорганизмы с похожими функциями, местом обитания и особенностями обмена веществ в группы. Так ученые составили атлас кишечных микробов, характерных для разных пациентов.
Сравнение этого атласа с результатами лечения показало: важнее всего структура всего сообщества. Если в кишечнике преобладали «коренные» бактерии, обычно связанные со здоровой микрофлорой, иммунотерапия чаще работала. Эти бактерии участвуют в переработке сложных углеводов и синтезе аминокислот.
Если же стабильное сообщество нарушалось, результат лечения ухудшался. В таких случаях в кишечнике появлялись «чужеродные» виды, например бактерии из пищи или ротовой полости. Среди них исследователи называют цитробактер и веилонеллу. Их появление говорит о том, что нормальная экосистема кишечника заменяется менее устойчивым и хаотичным сообществом.
«Мы показали, что результат дорогостоящего лечения зависит от общей устойчивости микробной экосистемы пациента. Знание об этом позволит избежать назначения неподходящей терапии и тем самым снизить финансовую нагрузку на систему здравоохранения и предотвратить ненужные побочные эффекты у тех, для кого лечение будет неэффективным», — рассказал руководитель проекта Евгений Олехнович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоинформатики Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА.
По словам исследователя, работа также показывает, что результат лечения может зависеть от образа жизни. На состояние кишечной микрофлоры влияют питание, рациональное использование антибиотиков и стресс.
Результаты исследования опубликованы в журнале Computational and Structural Biotechnology. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
Иммунотерапия помогает иммунной системе распознавать и атаковать опухолевые клетки. Но этот подход работает не у всех пациентов. Например, при некоторых типах рака кожи он эффективен примерно в половине случаев. Поэтому ученые ищут признаки, по которым можно заранее оценить шансы на успех лечения.
Ранее исследователи уже показали, что на результат иммунотерапии влияет состав кишечных бактерий. Одни микроорганизмы могут снабжать организм витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами. Такие бактерии связаны с лучшим ответом на лечение. Другие, наоборот, потребляют эти вещества и могут мешать терапии.
В новой работе ученые решили проверить, важны ли не отдельные виды бактерий, а все микробное сообщество как единая система. Для этого они изучили данные о микробной ДНК из кишечника 624 пациентов с разных континентов. В выборку вошли люди с меланомой, раком легких, опухолями желудочно-кишечного тракта и другими видами рака. Для всех пациентов были известны результаты иммунотерапии.
Сначала авторы работы определили видовой состав кишечных бактерий. Затем они объединили микроорганизмы с похожими функциями, местом обитания и особенностями обмена веществ в группы. Так ученые составили атлас кишечных микробов, характерных для разных пациентов.
Сравнение этого атласа с результатами лечения показало: важнее всего структура всего сообщества. Если в кишечнике преобладали «коренные» бактерии, обычно связанные со здоровой микрофлорой, иммунотерапия чаще работала. Эти бактерии участвуют в переработке сложных углеводов и синтезе аминокислот.
Если же стабильное сообщество нарушалось, результат лечения ухудшался. В таких случаях в кишечнике появлялись «чужеродные» виды, например бактерии из пищи или ротовой полости. Среди них исследователи называют цитробактер и веилонеллу. Их появление говорит о том, что нормальная экосистема кишечника заменяется менее устойчивым и хаотичным сообществом.
«Мы показали, что результат дорогостоящего лечения зависит от общей устойчивости микробной экосистемы пациента. Знание об этом позволит избежать назначения неподходящей терапии и тем самым снизить финансовую нагрузку на систему здравоохранения и предотвратить ненужные побочные эффекты у тех, для кого лечение будет неэффективным», — рассказал руководитель проекта Евгений Олехнович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоинформатики Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА.
По словам исследователя, работа также показывает, что результат лечения может зависеть от образа жизни. На состояние кишечной микрофлоры влияют питание, рациональное использование антибиотиков и стресс.
Результаты исследования опубликованы в журнале Computational and Structural Biotechnology. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
